Dev çarpma hipotezi
Dev çarpışma hipotezine göre Ay, genç Dünya ile Mars büyüklüğünde bir protoplanet arasındaki çarpışmanın enkazından oluşmuştur. Bu, Ay'ın oluşumu için tercih edilen bilimsel hipotezdir.
Bu hipotezin kanıtı, Ay örneklerinden elde edilen bulgulardır:
- Ay'ın yüzeyi bir zamanlar erimişti.
- Ay'ın görünüşe göre nispeten küçük demir çekirdeği ve Dünya'dan daha düşük yoğunluğu ve
- Diğer yıldız sistemlerinde de benzer çarpışmaların olduğuna dair kanıtlar ('enkaz diskleri' ile sonuçlanan)
Çarpışan cisim bazen ay tanrıçası Selene'nin annesi olan efsanevi Yunan Titan'ına atfen Theia olarak adlandırılır.
Bu hipotezle ilgili cevaplanmamış birkaç sorun vardır. Ay'ın oksijen izotopik oranları esasen Dünya ile aynıdır ve başka bir güneş cisminin katkısına dair bir kanıt yoktur. Ayrıca, Ay örneklerinde uçucu elementler, demir oksit veya siderofilik elementler (demirle bağ kuran kimyasal elementler) beklenen oranlarda değildir ve Dünya'nın hipotezin ima ettiği magma okyanusuna sahip olduğuna dair hiçbir kanıt yoktur.
Ay'ı oluşturduğu düşünülen dev çarpışmanın sanatçı resmi
Bağlam
Dünya'nın nispeten büyük doğal uydusu Ay, benzersizdir. Apollo programı sırasında Ay'ın yüzeyinden alınan kayalar Dünya'ya getirildi. Bu kayaların radyometrik tarihlendirmesi Ay'ın 4527 ± 10 milyon yaşında olduğunu göstermiştir, bu da güneş sistemindeki diğer cisimlerden yaklaşık 30 ila 55 milyon yıl daha genç olduğunu göstermektedir. Yeni kanıtlar Ay'ın daha da geç, 4.48±0.02 Ga veya Güneş Sistemi'nin başlangıcından 70-110 Ma sonra oluştuğunu göstermektedir. Dikkat çeken bir başka özellik de Ay'ın nispeten düşük yoğunluğudur; bu da güneş sistemindeki diğer karasal cisimlerin sahip olduğu büyük bir metalik çekirdeğe sahip olmadığı anlamına gelmelidir. Ay, Dünya'nın çekirdeği olmaksızın Dünya'nın manto ve kabuğuna yakından benzeyen bir kütle bileşimine sahiptir. Bu durum dev çarpışma hipotezine yol açmıştır: Ay'ın, proto-Dünya'nın başka bir protoplanet ile dev bir çarpışması sırasında oluştuğu fikri.
Bazen Theia olarak da adlandırılan çarpıştırıcının Mars gezegeninden biraz daha küçük olduğu düşünülmektedir. Theia Dünya ile yaklaşık 4.533 Ga'da çarpışmıştır. Modeller, bu büyüklükteki bir çarpıştırıcının proto-Dünya'ya düşük bir açıyla ve nispeten düşük bir hızla (8-20 km/s veya 5.0-12.4 mi/s) çarptığında, proto-Dünya'nın ve çarpıştırıcının mantolarından (ve proto-kabuklarından) çok fazla malzemenin uzaya fırladığını ve çoğunun Dünya'nın yörüngesinde kaldığını ortaya koymaktadır. Bu malzeme sonunda Ay'ı oluşturacaktı.
Bununla birlikte, çarpan cismin metalik çekirdeği Dünya'nın çekirdeği ile kaynaşmak için Dünya'nın mantosuna batacak ve Ay'ın metalik malzemesini tüketecekti. Dev çarpışma hipotezi böylece Ay'ın anormal bileşimini açıklamaktadır. Dünya'nın yörüngesindeki püskürtüler haftalar içinde yoğunlaşarak tek bir cisim haline gelmiş olabilir. Kendi kütleçekiminin etkisi altında, fırlatılan malzeme daha küresel bir cisim haline geldi: Ay.
Radyometrik yaşlar, Dünya'nın çarpışmadan en az 10 milyon yıl önce var olduğunu göstermektedir ki bu da Dünya'nın ilkel manto ve çekirdeğinin farklılaşması için yeterli bir süredir. Daha sonra, çarpışma meydana geldiğinde, yalnızca mantodaki malzeme fırlatıldı ve Dünya'nın ağır elementlerden oluşan çekirdeğine dokunulmadı.
Sonuçlar
Bu çarpışmanın genç Dünya için bazı önemli sonuçları oldu. Muazzam miktarda enerji açığa çıkararak hem Dünya'nın hem de Ay'ın tamamen erimesine neden oldu. Çarpışmadan hemen sonra, Dünya'nın mantosu güçlü bir şekilde konveksiyona uğradı, yüzey büyük bir magma okyanusuydu. Gezegenin ilk atmosferi, açığa çıkan muazzam miktardaki enerji tarafından tamamen havaya uçurulmuş olmalıdır. Çarpışmanın ayrıca Dünya'nın eksenini değiştirerek Dünya'nın mevsimlerinden sorumlu olan 23,5°'lik büyük eksenel eğimi meydana getirdiği düşünülmektedir (gezegenlerin kökenlerine dair basit, ideal bir modelde eksenel eğim 0° olurdu ve tanınabilir mevsimler olmazdı). Ayrıca Dünya'nın dönüşünü de hızlandırmış olabilir.
Son kanıtlar
Apollo astronotları tarafından getirilen Ay taşlarının analizinde Theia izlerine rastlanmıştır. Araştırmacılar bunun Ay'ın dehşet verici bir çarpışma sonucu oluştuğu teorisini doğruladığını iddia ediyor. Bazı bilim insanları, Ay kayasında bulunan Theia materyali ile Dünya arasındaki farkın bu kadar küçük olmasına şaşırıyor.
Sorular ve Yanıtlar
S: Dev çarpışma hipotezi nedir?
C: Dev çarpışma hipotezi, Ay'ın genç Dünya ile Mars büyüklüğünde bir protoplanet arasındaki çarpışmanın enkazından oluştuğudur.
S: Dev çarpışma hipotezinin kanıtı nedir?
C: Bu hipotezin kanıtları, Ay'ın yüzeyinin bir zamanlar erimiş olduğunu gösteren Ay örneklerinden, Ay'ın görünüşte nispeten küçük demir çekirdeğinden ve Dünya'dan daha düşük bir yoğunluğa sahip olmasından ve diğer yıldız sistemlerindeki benzer çarpışmaların kanıtlarından ('enkaz diskleri' ile sonuçlanan) gelmektedir.
S: Dev çarpışma hipotezinde çarpışan cisme verilen isim nedir?
C: Çarpışan cisim bazen ay tanrıçası Selene'nin annesi olan efsanevi Yunan Titan'ı için Theia olarak adlandırılır.
S: Dev çarpışma hipotezi ile ilgili cevaplanmamış sorunlar nelerdir?
C: Bu hipotezle ilgili cevaplanmamış sorunlar, Ay'daki oksijen izotopik oranlarının Dünya ile esasen aynı olması, başka bir güneş cisminin katkısına dair hiçbir kanıt bulunmaması, Ay örneklerinin beklenen uçucu element, demir oksit veya siderofilik element (demirle bağ kuran kimyasal elementler) oranlarına sahip olmaması ve Dünya'nın hipotezin ima ettiği magma okyanusuna sahip olduğuna dair hiçbir kanıt bulunmamasıdır.
S: Ay'ın oluşumu için tercih edilen bilimsel hipotez nedir?
C: Ay'ın oluşumu için tercih edilen bilimsel hipotez dev çarpışma hipotezidir.
S: Dünya ile karşılaştırıldığında Ay'ın yoğunluğu nedir?
C: Ay, Dünya'dan daha düşük bir yoğunluğa sahiptir.
S: Dev çarpışma hipotezinde Ay ile ilişkilendirilen efsanevi Yunan Titan'ı nedir?
C: Dev çarpışma hipotezinde, çarpışan cisim bazen ay tanrıçası Selene'nin annesi olan efsanevi Yunan Titan'ı için Theia olarak adlandırılır.
